ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3914
Скачиваний: 7
211
она хуже всасывается. Абсорбция меди ухудшается в присутствии элементов
Заболевания, вызванные недостатком меди: дисплазия соединительной
ткани, нейродегенерация, гипохромная анемия, экзема.
Растения- концентраторы: бобовые.
Используется в технике и электронике.
ЦИНК
Цинк является сильным восстановителем среди металлов. Число изотопов
с учетом ядерных изомеров 23. В природе распространены
64
Zn
(48,6 %),
66
Zn
(27,9 %),
68
Zn
(18,8 %),
67
Zn
(4,1 %),
70
Zn
(0,6 %), радионуклид
65
Zn
с Т
1/2
243,8
дней, β и γ типом распада. Радиус
Zn
2+
– 83, атомный – 133,2 пм. Основная ли-
ния в атомном спектре – 250,199 нм.
Кларк цинка в земной коре – 75∙10
-4
% (6,8
.
10
-3
), почве – 5∙10
-3
, золе рас-
тений – 9∙10
-2
%, речных водах – 20 мкг/л.
Цинк, в основном, равномерно распределяется среди солеобразующих
ионов: силикатов, фосфатов, арсенатов, ванадатов, карбонатов и сульфидов. Цинк
образует ионы типа купро с сильной поляризацией. Он захватывает железо и гал-
лий и удерживается марганцем, кадмием и индием. Склонен к реакциям комплек-
сообразования, органические соединения цинка хорошо растворимы в воде.
Эндогенные концентрации цинка отмечены в остаточных дифференциатах
магматических очагов и выносятся гидротермальными растворами в виде ком-
плексных соединений. Осаждаются в форме сульфидов при температурах ниже
300
о
С в обстановке нейтрализации растворов в присутствии серы. Подавляющая
часть промышленных месторождений принадлежит к смешанному эндогенно-
экзогенному типу, формирование которого обусловлено осадочными и осадочно-
метасоматическими процессами, происходящими в местах разгрузки эндогенных
гидротермальных растворов на морском дне, в придонных осадках, в трещинных
зонах рудопроводящих структур. В сульфидных жилах, в основном, образуется
цинковая обманка с концентрацией ряда редких элементов. Цинк почти полно-
стью уходит в пневматолиты.
В зоне гипергенеза сульфиды цинка легко окисляются и переходят в форму
растворимых солей в соединении с
Cl
–
,
[
NO
3
]
–
, [SO
4
]
2–
. Однако они могут оса-
ждаться анионами [
CO
3
], [
SiO
4
], [
PO
4
]. Может накапливаться в карбонатной среде
в виде смитсонита.
Соединения цинка встречаются довольно часто в природе. Основные ми-
нералы: сфалерит
ZnS
(67%
Zn
и вюртцит
ZnS
(63), смитсонит
ZnCО
3
(52), каламин
Zn
4
[
Si
2
O
7
](
OH
)
2
.
H
2
O
(53,7%). Главные
промышленные минералы свинцово-цинковых руд – галенит
PbS
и сфалерит.
Геохимические барьеры: восстановительный сероводородный, щелочной,
сорбционный, испарительный, термодинамический. Мигрирует в кислых водах
окислительной и восстановительно-глеевой обстановках.
В организме человека содержится цинка 1,4–2,4 кг, в плазме крови –- 20
мкмоль/л, эритроцитах – 160 мкмоль/л, лейкоцитах – 1,6 ммоль/л. Концен-
трируется в поджелудочной железе, гипофизе, половых железах. Суточное по-
212
требление с пищей – 0,013 г, период полувыведения 245 суток, токсичная доза не
установлена.
Участвует во многих жизненных процессах. Его называют «уличным регу-
лировщиком» в организме, так как направляет эффективное течение процессов,
поддерживает работу ферментных систем клеток. Регулирует постоянство состава
крови и рН. Улучшает всасывание белка, лизина, глутаминовой кислоты, цистеи-
на, гистидина, лактозы, гонадотропина, глюкокортикостероидов, а также витами-
на А (обратная положительная связь: цинк усиливает синтез специфического пе-
реносчика для витамина А, а витамин А регулирет кинетику цинка).Ухудшает
всасывание фитиновой кислоты, фосфатов,
Естественные источники цинка: бобы, пшеничные отруби, семя кунжута,
дрожжи, кленовый сироп, семечки, желток, яйца, мясо ягненка и индейки, рыба,
свинина.
Заболевания, вызванные недостатком цинка: задержка роста и развития,
нарушение кожных покровов, костеобразования и кроветворения, снижение им-
мунитета, нарушения психики и воспроизводства, гемохроматоз, болезнь Вильсо-
на, кистозный фиброз поджелудочной железы, железодефицитная анемия, таллас-
семия, хронический язвенный дерматит, блефароконъюктивит, фотофобия, эрози-
онно-язвенный стоматит, нарушения аппетита, диарея, парагевзия (нарушения
вкуса), параосмия (нарушения обоняния), гепатоспленомегалия (вплоть до цирро-
за печени), половые дисфункции.
Заболевания, вызванные избытком цинка: угнетение роста, анемия, сниже-
ние энзимной активности, наблюдается дефицит
Токсическая доза 150–
600 мг, летальная – 6 г, оптимальная – 60 мг в день.
Растения-концентраторы: злаковые.
Используется в сплавах (латунь), в аккумуляторных батареях, в быту.
ГАЛЛИЙ
Рассеянный, токсичный, мягкий металл. Число изотопов с учетом ядерных
изомеров 23. Распространены в природе
69
Ga
(60,11%) и
71
Ga
(39,89%). Период
полураспада искусственных радионуклидов исчисляется часами и сутками. Ради-
ус Ga
3+
– 62, Ga
+
– 113, атомный – 122,1 пм. Основная линия в атомном спектре –
639,656 нм.
Кларк галлия в земной коре 18∙10
–4
% (1,7
.
10
-3
), в магматических породах
содержание растет от 0,2∙10
–3
в ультрабазитах до 1,8∙10
–3
– в базитах и 4∙10
–3
– в
кислых и щелочных; кларк в почве – 1,7∙10
–3
% (12,3 г/т), золе растений – 0,02 –
0,30 мг/кг, речных водах – 0,09 мкг/л.
Галлий не образует собственных минералов и рассеян в природе. Все че-
тыре элемента, которые его окружают (цинк, алюминий, германий, ин-
дий),мигрируют совместно с ним. Наибольшие концентрации рассеянного галлия
связаны с высокотемпературными процессами пегматитового или пневматолито-
вого генезиса. Он эндокриптно улавливается железом и цинком в сульфидной
геофазе, алюминием и железом – в пегматитовом процессе. Отмечено повышен-
ное содержание галлия в боксите и золе углей.
Собственные минералы редкие: галлит –
CuGaS
2
(32%
Ga
). Может концен-
трироваться в гранитах, нефелиновых сиенитах, алюминиевых и цинковых ру-
213
дах. В почвах большее содержание его на щелочных породах. Добывается из руд
, углей, фосфоритов.
Геохимический барьер галлия кислородный. Элемент малоподвижный в
большинстве обстановок при частичной миграции в сильнокислой среде.
В организме человека содержится в мышечной ткани 0,14.10–6% галлия,
крови – до 0,08 мг/л. Период полувыведения 6–12 суток. Токсичная доза не уста-
новлена. Концентрируется в костной ткани, почках, печени, а также в злока-
чественных образованиях, в зонах роста и заживления костей. Растения-кон-
центраторы: мхи, лишайники.
Используется в световодах, при производстве микроволнового обору-
дования. В соединения с
P
,
As
,
Sb
обладает свойствами полупроводников.
ГЕРМАНИЙ
Рассеянный, нетоксичный, хрупкий неметалл. Устойчив к воздействию
воздуха, воды, кислот (кроме азотной) и щелочей. Гомолог кремния и углерода.
Проявляет кроме сульфуро-сидерофильных свойств окси- и органофильные, что
определяет многообразие путей его миграции. Наиболее устойчивы соединения
Ge
(II) и
Ge
(IV). Число изотопов с учетом ядерных изомеров
24
.
В природе наибо-
лее распространен
74
Ge
(36,5%). Искусственные радионуклиды имеют короткий
период полураспада от нескольких часов до 288 дней. Радиус Ge
2+
– 90, Ge
4+
– 272,
атомный – 122,5 пм. Основная линия в атомном спектре – 206,866 нм.
Кларк германия в земной коре 1,8·10
–4
% (1,4
.
10
-4
), почве
–
5·10
–4
, золе рас-
тений – 1,4·10
–3
%, речных водах –
0,11 мкг/л.
Свойства германия близки к кремнию и олову.В природе встречается как
примесь к силикатам, ниоботанталатам в виде аниона [
GeO
4
]
4-
в незначительных
количествах. Рассеян в разных геофазах и геозонах. Типичные спутники – суль-
фиды серебра и меди, станин, цинковая обманка, частично соединения сульфида
висьмута. Отмечена высокая концентрация германия в золе каменного угля (до
1,5%). Некоторые его соединения летучи. В эндогенном процессе оксифильные и
сидерофильные свойства преобладают над сульфурофильными. В экзогенном
процессе накапливается в железных и угольных месторождениях, в условиях ак-
тивной вулканической деятельности.
Известно 20 минералов германия, из них 8 сульфидов и 12 оксидов. Соб-
ственные месторождения образует германит
Cu
(
Fe
0,5
(
Fe
0,5
Ge
0,5
) (
Ge
2,7
– 10,6%),
реньерит
Cu
(
FeGeS
)
4
(
Ge
5,9
- 8,7%). Извлекают как побочный продукт очистки
из бурого угля. Во многих минералах значительная часть германия приходится
на легкорастворимую форму (50–100%).
Геохимические барьеры германия: сорбционный, кислородный. Соедине-
ния германия слабо подвижные.
Поиск германия проводится в геофазах I – K сильно телескопированных
месторождений. Благоприятные признаки – наличие сульфидов олова, руды
. Возможен поиск в золе углей, сланцев, битумов.
В организме человека содержится 0,44 мг (в крови). Суточное потребление
с пищей – 0,4–1,5 мг. Период полувыведения – 320 суток. Органическое соедине-
ние германия [
Ge
(
CH
2
CH
2
COOH
)
O
1 · n
] синтезировано в Японии проф. Асаи в ка-
честве противоракового средства. Обладает также защитным свойством против
214
радиоактивного облучения, понижает кровяное давление, вызывает обезболива-
ющее действие.
Растения-концентраторы
:
хвойные, хвощи, папоротники, женьшень, алоэ,
чеснок, черная плесень, некоторые виды грибов и лишайников.
Используется в полупроводниках, сплавах, специальных стеклах для ин-
фракрасной оптики.
МЫШЬЯК
Редкий, токсичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 21.
В природе известен стабильный
75
As
(100%). Искусственные радионуклиды име-
ют короткий период полураспада. Радиус
As
3+
– 69,
As
5+
– 46, атомный – 125 пм.
Основная линия в атомном спектре – 193,759 нм.
Кларк мышьяка в земной коре – 1,5∙10
–4
% (1,8
.
10
-4
), почве – 5–10
–4
, золе
растений – 3∙10
-5
%, речных водах – 2 мкг/л.
Геохимия мышьяка более сходна с сурьмой и висьмутом, чем с фосфором.
Его свойства зависят от рН среды и термодинамических условий. В природе
встречаются следующие валентности и заряды:
As
3+
, As
3-
, As
5+
,
[
AsO
4
]
3-
.
Известны минеральные виды арсенатов с
Fe
3+
, Cu, Pb, Zn, Co, Bi, U, Ca, Mg
(около 60), многочисленны сульфоанионы (35). В гипергенной зоне ведущее ме-
сто занимает
As
5+
, однако более устойчивы соединения
As
3+
. Формирование ми-
неральных видов мышьяка в гипогенных условиях протекает в геофазах области
пневматолитов и гидротермалитов в интервале температур 400 – 250
о
С. Здесь ха-
рактерна связь его с золотом, серебром шеелитом в арсенопиритах кислых пород
и их дериватов в геофазах I – K с
, нередко с
лее основными породами; в высоко расположенных магматических очагах (тип
вулканический). Известны его скопления в термах и эманациях молодых вулкани-
ческих районов с наличием аурипигмента, реальгара. Мышьяк сорбируется гли-
нами и илами, арсенаты мигрируют в океан.
Известно 368 минералов (преобладают гипергенные), из них 213 гидро-
арсенаты и арсенаты. Основное количество их представлено в силикатной форме.
Геохимический барьер мышьяка восстановительный сероводородный.
Элемент слабо подвижный в любой обстановке.
В организме человека содержится 18 мг мышьяка, в цельной крови – 2,5
мг. Суточное потребление с пищей – 1 мг. Период полувыведения – 1–40 суток.
Токсичная доза его 5–50мг, летальная – 50–340мг. Соединения
As
(III) более ток-
сичны, чем
As
(V). Мышьяк участвуют в окислительно-восстановительных реак-
циях, может заменять фосфор. Активирует
SH
-содержащие ферменты (мети-
лтрансферазы) и угнетает их при интоксикации. Токсичность снижается солями
FeSO
4
и
CaCO
3
, фосфорными удобрениями.
Естественные источники мышьяка: морская рыба (особенно печень), уст-
рицы, креветки (147 мг/кг), лангусты, коровье молоко. В морской воде со-
держится 2–5 мкг/л.
Заболевания, вызванные недостатком мышьяка: повышение содержания в
организме
, нарушение функции хромосом и митохондрий, угнетение
рождаемости и роста.
215
Заболевания, вызванные избытком мышьяка: депрессия, расстройство па-
мяти, речи, слуха, зрения, обоняния, внимания; поражение кожи и ее придатков;
рак гортани, глаз; белокровие; энтероколит; аномалии скелета и мочеполовой си-
стемы; замедление роста.
Растения-концентраторы: планктон, съедобные грибы. В растениях стиму-
лирует фиксацию азота и рост ряда азотобактерий. Много его содержится в расти-
тельных маслах.
Используется в сплавах, полупроводниках, пестицидах, стеклах. Входит в
состав боевых отравляющих веществ (иприт, люизит).
СЕЛЕН
Неметалл серого цвета. Красный цвет имеет аморфный селен. Меняется
электропроводность в зависимости от освещения. На воздухе горит, не взаи-
модействует с водой, растворяется в концентрированных щелочах и кислотах.
Сходен с
S
и
Te
и относится к элементам сульфурофильной группы.
Число изотопов с учетом ядерных изомеров 26. Наиболее распространен
стабильный
80
Se
(49,8%). Искусственные радионуклиды имеют короткий период
полураспада (дни, месяцы) с образованием β и γ частиц. Радиус
Se
4+
– 69,
Se
2–
–
191, атомный – 215,2пм. Основная линия в атомном спектре – 1032,726нм.
Кларк в земной коре 5∙10
–6
% (8∙10
–6
)
, понижается в магматических по-
родах (от 0,13∙10
–6
в базальтах до 0,04∙10
–6
в гранитах), почве – 1·10
–6
, золе рас-
тений 3∙10
-5
%, речных водах – 0,02мкг/л.
Селен по своим свойствам примыкает к сере, поэтому широко распро-
странен в сульфидных рудах меди и никеля. Типичны селениды (соединения
H
2
S
)
и селенаты [
SeO
4
]
2-
. Наиболее устойчивы кислородные соединения че-
тырехвалентного селена (
SeO
2
– сильный окислитель), поэтому в зоне гипергенеза
селенаты обычно превращаются в селениты и рассеиваются. Наиболее обычны
селениды следующих металлов:
Cu
+
, Cu
2+
, Ag
+
, Hg
2+
,
реже
Pb
2+
, Ni
2+
, Co
2+
, Bi
3+
.
Генетически селениды связаны с геофазами охлаждения термального процесса.
Значительное накопление селена присходит при вулканогенных эксгаляционных
процессах.
Собственно селеновая минерализация наблюдается в небольших ме-
сторождениях, руды которых приурочены к кальцитовым, баритовым, ге-
матитовым жилам. Наиболее освоенным видом сырья являются медные ме-
сторождения. Содержание селена в рудах медно-цинково-колчеднных и серно-
колчеданных месторождений самые высокие среди сульфидных месторождений.
Селен представлен самородным, ферроселитом, клаусталитом и другими се-
ленидами, а также селеносодержащим пиритом. Селеном обогащены многие типы
экзогенных местрождений, связанных с базальтоидным и андезитоидным магма-
тизмом.
В экзогенных условиях селенит-ион легко восстанавливается до эле-
ментарного селена, который сорбируется гидроксидами железа, поэтому основная
его масса не мигрирует далеко и накапливается на месте разрушения сульфидных
минералов.